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通过之前的模块构建运算放大器

【导读】本实验通过组合之前的学子专区文章中所探讨的电路模块,对于利用几个分立式器件构建完整的高开环增益放大器将很有帮助。


材料


● ADALM2000 主动学习模块

● 无焊面包板

● 跳线

● 一个8.2 kΩ电阻(将1.5 kΩ与6.8 kΩ电阻串联可得到近似的等效电阻)

● 一个47 kΩ电阻

● 一个100 kΩ电阻

● 两个470 kΩ电阻

● 一个10 kΩ电阻

● 一个1 kΩ电阻

● 两个22μF电容

● 一个1 μF电容

● 一个47 nF电容

● 一个小信号PNP晶体管(2N3906)

● 三个小信号NPN晶体管(2N3904和SSM2212)


描述


在无焊面包板上构建图1所示的放大器电路。


1637924635779198.png

图1.高增益放大器。


硬件设置


如图1中的蓝色方框所示,将电路连接至ADALM2000 I/O连接器。对于未使用的示波器负输入,在不使用时最好将其接地。对Q1和Q2晶体管应使用SSM2212 NPN匹配对。


程序步骤


配置波形发生器,以生成1 kHz正弦波,峰峰值幅度为400 mV,偏移为0。使用示波器通道1观察W1处的输入,使用示波器通道2观察RL处的放大器输出,记录输入-输出幅度和相位关系。


配置示波器,以捕获多个周期的输入和输出信号,以500 mV/division的比例缩放通道。


示波器图示例如图3所示。


13.jpg

图2.高增益放大器面包板电路。


1637924493831218.jpg

图3.高增益放大器波形。


单位增益放大器


通过组合之前的文章中所探讨的电路模块,我们可以构建完整的单位增益缓冲放大器。为差分级增加电流镜负载是对这款简单放大器的重要改进。


材料


● ADALM2000 主动学习模块

● 无焊面包板

● 跳线

● 一个15 kΩ电阻(可以用10 kΩ电阻与4.7 kΩ电阻串联代替)

● 两个小信号PNP晶体管(可以使用2N3906或SSM2220 PNP匹配对)

● 六个小信号NPN晶体管(2N3904,对Q1和Q2使用SSM2212 NPN匹配对;如果没有足够多的2N3904器件,可以用TIP31C代替Q5)


说明


在无焊面包板上构建图4所示电路。如蓝色方框所示,将电路连接至ADALM2000 I/O连接器。对于未使用的示波器负输入,在不使用时最好将其接地。


15.png

图4.单位增益放大器。


硬件设置


电路的面包板连接如图5所示。


16.jpg

图5.电压转频率三角波发生器面包板连接


程序步骤


配置AWG1,以生成1 kHz正弦波,峰峰值幅度为2 V,偏移为0。使用示波器通道1观察W1处的输入,使用示波器通道2观察放大器输出,记录输入-输出幅度和相位关系。


配置示波器,以捕获多个周期的输入和输出信号,以1 V/division的比例缩放通道。


示波器图示例如图6所示。


1637924452473685.jpg

图6.具有单位增益波形的放大器。


问题:


● 对于图1所示的电路,从输入源W1到RL输出的增益是多少?由哪些组件设置此增益?

● 更改补偿电容C3的值。提高和降低C3的值会如何影响频率响应?


您可以在 学子专区 博客上找到问题答案。


附录:PCB板上的更高级版本


本次实验使用的PCB板设计文件和其他相关扩展文件可在ADI GitHub教育工具库下的 实验板设计文件 中找到。图7显示PCB原理图,图8显示该板的照片。


1637924431568628.png

图7.运算放大器PCB原理图。


1637924417432976.jpg

图8.运算放大器PC板。


该PCB使用标准的8引脚DIP单通道运算放大器封装,可插入无焊面包板中。



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